JP2018072770A - アクティブ消音装置および消音システム - Google Patents

Abstract

【課題】実際の使用時に所望の騒音制御箇所にエラーマイクを設置することができない場合に、設置された環境の音場が変動しても、騒音を低減することができるアクティブ消音装置および消音システムを提供する。【解決手段】補助フィルタ７には、チューニングステージにおいて、適応フィルタ６が最適値に収束した後の誤差マイク４の出力信号を用いて、適応フィルタ６の最適値と、参照マイク２の出力から誤差マイク４の入力までの伝達特性と、適応フィルタ６の出力から誤差マイク４の入力までの伝達特性との関係が設定される。第１更新部１３は、チューニングステージにおいて、誤差マイク３の出力信号を用いて適応フィルタ６のフィルタ係数を更新し、コントロールステージにおいて、誤差マイク４の出力信号と補助フィルタ７の出力信号とを用いて、適応フィルタ６のフィルタ係数を更新する。【選択図】図１

Description

本発明は、アクティブ消音装置および消音システムに関する。

従来から、工場や車両などにおける騒音を低減するために、制御音源から制御音を干渉音として発生するアクティブ消音装置が知られている。アクティブ消音装置において、騒音と制御音との誤差を検出するエラーマイクの出力信号に基づいて、制御音源を制御する騒音制御フィルタのフィルタ係数を最適な値に設定される。したがって、アクティブ消音装置において、所望の騒音制御箇所にエラーマイクを設置することができない場合に、騒音を低減することができなくなる。

これに対して、特許文献１には、騒音制御箇所から離れた箇所にエラーマイクを設置し、エラーマイクの出力信号に基づいて、騒音制御箇所における騒音を低減する装置が記載されている。

特許文献１のアクティブ消音装置は、騒音検出器であるリファレンスセンサ、誤差検出器であるエラーマイク、制御音を出力するスピーカ、スピーカと消音対象空間に位置する受聴者の耳元との間の音場特性を表す適応フィルタＣ２＾、リファレンスセンサと消音対象空間に位置する受聴者の耳元との間の音場特性を表す適応フィルタＷ２＾、エラーマイクと消音対象空間に位置する受聴者の耳元との間の音場特性を表す適応フィルタＶＷ＾、およびＬＭＳ演算器を備える。適応フィルタＣ２＾は、エラーマイクとスピーカとの間の音場特性を表す適応フィルタＣ１＾と、エラーマイクと消音対象空間に位置する受聴者の耳元との間の音場特性を表す適応フィルタＶＣ＾とを含む。騒音信号は、適応フィルタＷ２＾で信号処理された後、スピーカから出力される。

適応フィルタＶＣ＾および適応フィルタＶＷ＾の係数は、以下のようにして予め設定される。

スピーカとエラーマイクとの間の音場を通じて検出されたスピーカの出力信号であるエラーマイクによる検出信号に、適応フィルタＶＣ＾を掛け合わせた信号が、スピーカと騒音制御箇所に設置したマイクロフォン（実際の使用時には設置されない）との間の音場を通じて検出されたスピーカの出力信号であるマイクロフォンによる検出信号と等しくなるように適応フィルタＶＣ＾の係数が設定される。また、リファレンスセンサとエラーマイクとの間の音場を通じて検出された騒音信号であるエラーマイクによる検出信号に、適応フィルタＶＷ＾を掛け合わせた信号が、リファレンスセンサとマイクロフォン（実際の使用時には設置されない）との間の音場を通じて検出された騒音信号であるマイクロフォンによる検出信号と等しくなるように適応フィルタＶＷ＾の係数が設定される。

このようにして設定された適応フィルタＶＣ＾と、適応フィルタＶＷ＾とを用いて、スピーカの出力を制御する適応フィルタＷ２＾の係数が設定される。

特開２００１−１４２４６９号公報

しかしながら、特許文献１の装置において、アクティブ消音装置が設置された環境の音場が、適応フィルタＶＣ＾および適応フィルタＶＷ＾の係数を設定した時から変化した場合に、適応フィルタＶＣ＾および適応フィルタＶＷ＾の係数は、実際の音場を反映したものではなくなる。その結果、適応フィルタＷ２＾の係数も実際の音場を反映したものでなくなり、適応フィルタＷ２＾によって制御されるスピーカは、騒音を低減する音を発生することができなくなる。

それゆえに、本発明の目的は、実際の使用時に所望の騒音制御箇所に誤差マイクを設置することができない場合に、設置された環境の音場が変動しても、騒音を低減することができるアクティブ消音装置および消音システムを提供することである。

上記課題を解決するために、本発明のある局面のアクティブ消音装置は、チューニングステージと、コントロールステージとで動作するアクティブ消音装置であって、１次音源から発せられた制御対象音を集音し参照信号を出力する第１マイクと、参照信号に基づいて、制御対象音を制御する制御信号を出力する第１フィルタと、制御信号に基づいて、制御対象音を打ち消す制御音を発音する２次音源と、チューニングステージに騒音制御箇所に設置され、制御対象音と制御音とが合成された合成音を集音して、第１誤差信号を出力する第２マイクと、チューニングステージとコントロールステージに騒音制御箇所以外の箇所に設置されて、制御対象音と制御音とが合成された合成音を集音して、第２誤差信号を出力する第３マイクと、チューニングステージにおいて、第１フィルタが最適値に収束した後の第２誤差信号を用いて、第１フィルタの最適値と、第１マイクの出力から第３マイクの入力までの伝達特性と、第１フィルタの出力から第３マイクの入力までの伝達特性との関係を表わす値が設定されるフィルタ係数を有する第２フィルタと、チューニングステージにおいて、第１誤差信号を用いて第１フィルタのフィルタ係数を更新し、コントロールステージにおいて、第２誤差信号と第２フィルタの出力信号とを用いて、第１フィルタのフィルタ係数を更新する更新部とを備える。

また、本発明の別の局面のアクティブ消音装置は、チューニングステージと、コントロールステージとで動作するアクティブ消音装置であって、１次音源から発せられた制御対象音を集音し参照信号を出力する第１マイクと、参照信号に基づいて、制御対象音を制御する制御信号を出力する第１フィルタと、参照信号を受けて、補助信号を出力する第２フィルタと、制御信号に基づいて、制御対象音を打ち消す制御音を発音する２次音源と、チューニングステージに騒音制御箇所に設置され、制御対象音と制御音とが合成された合成音を集音して、第１誤差信号を出力する第２マイクと、チューニングステージとコントロールステージに騒音制御箇所以外の箇所に設置されて、制御対象音と制御音とが合成された合成音を集音して、第２誤差信号を出力する第３マイクと、第１フィルタの出力から第２マイクまでの伝達特性を模擬し、チューニングステージにおいて、参照信号を受けて第１のフィルタード参照信号を出力する第３フィルタと、第１フィルタの出力から第３マイクまでの伝達特性を模擬し、コントロールステージにおいて、参照信号を受けて第２のフィルタード参照信号を出力する第４フィルタと、チューニングステージにおいて、第１のフィルタード参照信号と第１誤差信号とに基づいて、ＬＭＳアルゴリズムに従って、第１フィルタのフィルタ係数を更新し、コントロールステージにおいて、第２のフィルタード参照信号と、第２誤差信号と補助信号との差分を表わす差分信号とに基づいて、ＬＭＳアルゴリズムに従って、第１フィルタのフィルタ係数を更新する第１更新部と、チューニングステージにおいて、参照信号と、差分信号とに基づいて、ＬＭＳアルゴリズムに従って、第２フィルタのフィルタ係数を更新する第２更新部とを備える。

また、本発明の別の局面の消音システムは、チューニングステージと、コントロールステージとで動作する消音システムであって、１次音源から発せられた制御対象音を集音し参照信号を出力する第１マイクと、第１の消音装置と第２の消音装置とを備える。

第１の消音装置と第２の消音装置の各々は、参照信号に基づいて、制御対象音を制御する制御信号を出力する第１フィルタと、参照信号を受けて、補助信号を出力する第２フィルタと、制御信号に基づいて、制御対象音を打ち消す制御音を発音する２次音源と、チューニングステージに騒音制御箇所に設置され、制御対象音と制御音とが合成された合成音を集音して、第１誤差信号を出力する第２マイクと、チューニングステージとコントロールステージに騒音制御箇所以外の箇所に設置されて、制御対象音と制御音とが合成された合成音を集音して、第２誤差信号を出力する第３マイクと、第１フィルタの出力から第２マイクまでの伝達特性を模擬し、チューニングステージにおいて、参照信号を受けて第１のフィルタード参照信号を出力する第３フィルタと、第１フィルタの出力から第３マイクまでの伝達特性を模擬し、コントロールステージにおいて、参照信号を受けて第２のフィルタード参照信号を出力する第４フィルタと、チューニングステージにおいて、第１のフィルタード参照信号と第１誤差信号とに基づいて、ＬＭＳアルゴリズムに従って、第１フィルタのフィルタ係数を更新し、コントロールステージにおいて、第２のフィルタード参照信号と、第２誤差信号と補助信号との差分を表わす差分信号とに基づいて、ＬＭＳアルゴリズムに従って、第１フィルタのフィルタ係数を更新する第１更新部と、チューニングステージにおいて、参照信号と、差分信号とに基づいて、ＬＭＳアルゴリズムに従って、第２フィルタのフィルタ係数を更新する第２更新部とを備え、第１の消音装置の第２マイクは、チューニングステージに第１の騒音制御箇所に設置され、第２の消音装置の第２マイクは、チューニングステージに第２の騒音制御箇所に設置される。第１の消音装置は、さらに、第１の消音装置の第１フィルタの出力から第２の消音装置の第２マイクまでの伝達特性を模擬し、チューニングステージにおいて、参照信号を受けて第３のフィルタード参照信号を出力する第５フィルタと、第１の消音装置の第１フィルタの出力から第２の消音装置の第３マイクまでの伝達特性を模擬し、コントロールステージにおいて、参照信号を受けて第４のフィルタード参照信号を出力する第６フィルタとを備える。第１の消音装置の第１更新部は、チューニングステージにおいて、第１の消音装置の第３フィルタから出力される第１のフィルタード参照信号と、第１の消音装置の第５フィルタから出力される第３のフィルタード参照信号と、第１の消音装置の第１誤差信号と、第２の消音装置の第１誤差信号とに基づいて、ＬＭＳアルゴリズムに従って、第１の消音装置の第１フィルタのフィルタ係数を更新し、コントロールステージにおいて、第１の消音装置の第４フィルタから出力される第２のフィルタード参照信号と、第１の消音装置の第６フィルタから出力される第４のフィルタード参照信号と、第１の消音装置の差分信号と、第２の消音装置の差分信号とに基づいて、ＬＭＳアルゴリズムに従って、第１の消音装置の第１フィルタのフィルタ係数を更新する。

本発明によれば、実際の使用時に所望の騒音制御箇所に誤差マイクを設置することができない場合に、設置された環境の音場が変動した場合でも、騒音を低減することができる。

第１の実施の形態のアクティブ消音装置の構成を表わす図である。 図１のアクティブ消音装置の構成要素のうち、チューニングステージにおいて用いられる構成要素、および信号の伝送経路を表わす図である。 図１のアクティブ消音装置の構成要素のうち、コントロールステージにおいて用いられる構成要素、および信号の伝送経路を表わす図である。 第２の実施の形態の消音システムの構成を表わす図である。 図４の消音システムの構成要素のうち、チューニングステージにおいて用いられる構成要素、および信号の伝送経路を表わす図である。 図４の消音システムの構成要素のうち、コントロールステージにおいて用いられる構成要素、および信号の伝送経路を表わす図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態のアクティブ消音装置の構成を表わす図である。

図２は、図１のアクティブ消音装置の構成要素のうち、チューニングステージにおいて用いられる構成要素、および信号の伝送経路を表わす図である。図３は、図１のアクティブ消音装置の構成要素のうち、コントロールステージにおいて用いられる構成要素、および信号の伝送経路を表わす図である。

図１に示すように、このアクティブ消音装置は、第１マイクとしての参照マイク２、２次音源としてのスピーカ２１と、第２マイクとしての誤差マイク３と、第３マイクとしての誤差マイク４と、第１フィルタとしての適応フィルタ６と、第１更新部１３と、第２フィルタとしての補助フィルタ７と、第２更新部１４と、第３フィルタとしての伝達特性模擬フィルタ８と、第４フィルタとしての伝達特性模擬フィルタ９と、減算器５と、切替器１０，１１，１２とを備える。

チューニングステージとは、誤差マイク３を騒音制御箇所に実際に設置して、このアクティブ消音装置が設置された環境における音の伝達特性を特定することによって、誤差マイク３を設置しなくても騒音制御箇所での騒音を制御できるようにするための係数（具体的には、補助フィルタ７のフィルタ係数）の設定を行なうステージである。コントロールステージとは、誤差マイク３を騒音制御箇所に設置せずに、騒音制御箇所における騒音を実際に制御するステージである。

Ｖ（ｚ）は、参照マイク２の出力から誤差マイク３の入力までの経路における音の伝達特性を表わす伝達関数とする。Ｐ（ｚ）は、参照マイク２の出力から誤差マイク４の入力までの経路における音の伝達特性を表わす伝達関数とする。Ｓｖ（ｚ）は、適応フィルタ６の出力から誤差マイク３の入力までの経路における音の伝達特性を表わす伝達関数とする。Ｓ（ｚ）は、適応フィルタ６の出力から誤差マイク４までの経路における音の伝達特性を表わす伝達関数とする。

参照マイク２は、１次音源としての騒音源から発せられた制御対象音である騒音を集音して、参照信号を出力する。参照マイク２から出力される時刻ｎにおける参照信号をｘ（ｎ）とする。

適応フィルタ６は、参照マイク２から参照信号を受けて、騒音を打ち消す制御音を発生するための制御信号を生成する。適応フィルタ６のフィルタ係数は、外部から更新可能な特性を有する。時刻ｎにおける制御信号をｙ（ｎ）とする。時刻ｎにおける適応フィルタ６のフィルタ係数ベクトルをＷ（ｎ）とする。制御信号ｙ（ｎ）は、参照信号ベクトルＸ（ｎ）とフィルタ係数ベクトルＷ（ｎ）によって、以下のように表される。ここで、Ｎは、適応フィルタ６のタップ数である。

スピーカ２１は、適応フィルタ６からの制御信号に従って、制御対象音を打ち消す制御音を発音する。

補助フィルタ７は、参照マイク２から参照信号を受けて、補助信号を出力する。時刻ｎにおける補助フィルタ７のフィルタ係数ベクトルをＨ（ｎ）とする。補助信号ｙ_h（ｎ）は、参照信号ベクトルＸ（ｎ）とフィルタ係数ベクトルＨ（ｎ）によって、以下のように表される。ここで、Ｋは補助フィルタ７のタップ数である。

誤差マイク３は、チューニングステージに騒音制御箇所ＣＳに設置され、制御対象音と制御音とが合成された合成音を集音して、第１誤差信号を出力する。時刻ｎにおける第１誤差信号をｅ_v（ｎ）とする。参照信号ｘ（ｎ）に、伝達関数Ｖ（ｚ）で表される伝達特性を作用させた信号をｄ_v（ｎ）とする。制御信号ｙ（ｎ）に、伝達関数Ｓ_v（ｚ）で表される伝達特性を作用させた信号をｙ_v（ｎ）とする。以下の式が成り立つ。

e_v(n)=d_v(n)-y_v(n)…(A6)
誤差マイク４は、チューニングステージとコントロールステージに騒音制御箇所以外の場所、たとえば騒音制御箇所ＣＳの近傍に設置されて、制御対象音と制御音とが合成された合成音を集音して、第２誤差信号を出力する。時刻ｎにおける第２誤差信号をｅ_p（ｎ）とする。参照信号ｘ（ｎ）に、伝達関数Ｐ（ｚ）で表される伝達特性を作用させた信号をｄ_p（ｎ）とする。制御信号ｙ（ｎ）に、伝達関数Ｓ（ｚ）で表される伝達特性を作用させた信号をｙ_p（ｎ）とする。以下の式が成り立つ。

e_p(n)=d_p(n)-y_p(n)…(A7)
伝達特性模擬フィルタ８は、適応フィルタ６の出力から誤差マイク３の入力までの伝達特性を模擬し、チューニングステージにおいて、参照マイク２から参照信号を受けて第１のフィルタード参照信号を出力する。時刻ｎにおける第１のフィルタード参照信号をｒ１（ｎ）とし、模擬した伝達特性ベクトルをＳ_v′とし、時刻ｎにおける第１のフィルタード参照信号ベクトルをＲ１（ｎ）としたときに、Ｒ１（ｎ）は、Ｘ（ｎ）とＳ_v′とによって、以下の式で表される。

伝達特性模擬フィルタ９は、適応フィルタ６の出力から誤差マイク４の入力までの伝達特性を模擬し、コントロールステージにおいて、参照マイク２から参照信号を受けて第２のフィルタード参照信号を出力する。時刻ｎにおける第２のフィルタード参照信号をｒ２（ｎ）とし、模擬した伝達特性ベクトルをＳ′とし、時刻ｎにおける第２のフィルタード参照信号ベクトルをＲ２（ｎ）としたときに、Ｒ２（ｎ）は、Ｘ（ｎ）とＳ′とによって、以下の式で表される。

切替器１０は、チューニングステージにおいて、伝達特性模擬フィルタ８から出力される第１フィルタード参照信号を第１更新部１３へ送る。切替器１０は、コントロールステージにおいて、伝達特性模擬フィルタ９から出力される第２フィルタード参照信号を第１更新部１３へ送る。

減算器５は、誤差マイク４が出力する第２誤差信号から補助フィルタ７が出力する補助信号を減算して、差分信号を出力する。時刻ｎにおける差分信号をｅ_h（ｎ）とすると、以下の関係式が成り立つ。

e_h(n)=e_p(n)-y_h(n)…(A14)
切替器１２は、チューニングステージにおいて、減算器５から出力される差分信号を第２更新部１４へ出力する。切替器１２は、コントロールステージにおいて、減算器５から出力される差分信号を切替器１１へ出力する。

切替器１１は、チューニングステージにおいて、誤差マイク３から出力される第１誤差信号を第１更新部１３へ出力する。切替器１１は、コントロールステージにおいて、減算器５から切替器１２を経由して送られる差分信号を第１更新部１３へ出力する。

第１更新部１３は、チューニングステージにおいて、正規化ＬＭＳ（Least Mean Square)アルゴリズムを用いて、誤差マイク３から出力される第１誤差信号と、伝達特性模擬フィルタ８から出力される第１フィルタード参照信号とに基づいて、第１誤差信号が最小となるように、以下の式に従って、適応フィルタ６のフィルタ係数を更新する。ここで、α_cはステップサイズパラメータであり、β_cは正規化係数である。‖Ｒ１（ｎ）‖²は、Ｒ１（ｎ）の２乗ノルムを表わす。

第２更新部１４は、チューニングステージにおいて、正規化ＬＭＳアルゴリズムを用いて、参照マイク２から出力される参照信号と、減算器５から切替器１２を経由して送られる差分信号とに基づいて、差分信号が最小となるように、以下の式に従って、補助フィルタ７のフィルタ係数を更新する。ここで、α_hはステップサイズパラメータであり、β_hは正規化係数である。‖Ｘ（ｎ）‖²は、Ｘ（ｎ）の２乗ノルムを表わす。

第１更新部１３は、コントロールステージにおいて、正規化ＬＭＳアルゴリズムを用いて、伝達特性模擬フィルタ９から出力される第２フィルタード参照信号と、減算器５から切替器１２を経由して送られる差分信号とに基づいて、差分信号が最小となるように、以下の式に従って、適応フィルタ６のフィルタ係数を更新する。

以下では、本実施の形態のアクティブ消音装置における信号処理過程について説明する。

伝達特性模擬フィルタ８の伝達関数は、伝達関数Ｓ_v（ｚ）の推定値Ｓ_v（ｚ）′である。伝達特性模擬フィルタ９の伝達関数は、伝達関数Ｓ（ｚ）の推定値Ｓ（ｚ）′である。参照マイク２から出力される参照信号ｘ（ｎ）のｚ変換をＸ（ｚ）、適応フィルタ６から出力される制御信号ｙ（ｎ）のｚ変換をＹ（ｚ）、補助フィルタ７から出力される補助信号ｙ_h（ｎ）のｚ変換をＹ_h（ｚ）、誤差マイク３から出力される第１誤差信号ｅ_v（ｎ）のｚ変換をＥ_v（ｚ）、誤差マイク４から出力される第２誤差信号ｅ_p（ｎ）のｚ変換をＥ_p（ｚ）とする。減算器５から出力される差分信号ｅ_h（ｎ）のｚ変換をＥ_h（ｚ）とする。

伝達特性模擬フィルタ８から出力される第１フィルタード参照信号ｒ１（ｎ）のｚ変換をＲ１（ｚ）、伝達特性模擬フィルタ９から出力される第２フィルタード参照信号ｒ２（ｎ）のｚ変換をＲ２（ｚ）とする。ｄ_v（ｎ）のｚ変換をＤ_v（ｚ）とする。ｄ_p（ｎ）のｚ変換をＤ_p（ｚ）とする。ｙ_v（ｎ）のｚ変換をＹ_v（ｚ）とする。ｙ_p（ｎ）のｚ変換をＹ_p（ｚ）とする。以下の関係式が成り立つ。

D_v(z)=V(z)X(z)…(A18)
D_p(z)=P(z)X(z)…(A19)
Y(z)=W(z)X(z)…(A20)
Y_h(z)=H(z)X(z)…(A21)
Y_v(z)=S_v(z)Y(z)…(A22)
Y_p(z)=S(z)Y(z)…(A23)
チューニングステージにおける適応フィルタ６の収束値について説明する。

E_v(z)=D_v(z)-Y_v(z)=｛V(z)-S_v(z)W(z)｝X(z)…(A24)
Ｅ_v（ｚ）の２乗をＷ（ｚ）で偏微分すると、以下の式が成り立つ。

式（Ａ２５）からチューニングステージにおけるＷ（ｚ）の最適値である収束値Ｗ^o（ｚ）は、第１誤差信号ｅ_v（ｎ）が最小となる値であるから、以下の式で表される。

W^o(z)=V(z)/Sv(z)…(A26)
チューニングステージにおける補助フィルタ７の収束値について説明する。

E_h(z)=E_p(z)-Y_h(z)=P(z)X(z)-S(z)W(z)X(z)-H(z)X(z)…(A27)
適応フィルタ６のフィルタ係数の更新が収束してＷ（ｚ）＝Ｗ^o（ｚ）のときには、Ｅ_h（ｚ）は、以下の式で表される。

E_h(z)=P(z)X(z)-S(z)V(z)X(z)/S_v(z)-H(z)X(z)…(A28)
Ｅ_h（ｚ）の２乗をＨ（ｚ）で偏微分すると、以下の式が成り立つ。

式（Ａ２９）からＨ（ｚ）の最適値である収束値Ｈ^o（ｚ）は、差分信号ｅ_h（ｎ）が最小となる値であるから、以下の式で表される。

H^o(z)=P(z)-S(z)V(z)/S_v(z)=P(z)-S(z)W^o(z)…(A30)
式（Ａ３０）に示すように、補助フィルタ７のフィルタ係数には、Ｗ（ｚ）の最適値（Ｖ（ｚ）／Ｓ_v（ｚ））と、参照マイク２の出力から誤差マイク４の入力までの経路における音の伝達特性（Ｐ（ｚ））と、適応フィルタ６の出力から誤差マイク４までの経路における音の伝達特性（Ｓ（ｚ））との関係を表わす値が設定されるということができる。

言い換えると、補助フィルタ７のフィルタ係数には、参照マイク２の出力から誤差マイク３の入力までの経路における音の伝達特性（Ｖ（ｚ））と、参照マイク２の出力から誤差マイク４の入力までの経路における音の伝達特性（Ｐ（ｚ））と、適応フィルタ６の出力から誤差マイク３の入力までの経路における音の伝達特性（Ｓｖ（ｚ））と、適応フィルタ６の出力から誤差マイク４までの経路における音の伝達特性（Ｓ（ｚ））との関係を表わす値が設定されるということができる。

本実施の形態では、チューニングステージにおいて、補助フィルタ７のフィルタ係数に設定された上記複数の伝送経路の伝達特性の関係を表わす値｛P(z)-S(z)V(z)/S_v(z)｝は、コントロールステージにおいても変化しないものと仮定する。ここで、V(z)/S_v(z)は、W(z)の最適値であって、第１誤差信号を最小化するものである。

コントロールステージにおける適応フィルタ６の収束値について説明する。コントロールステージにおいて、チューニングステージにおいて収束した補助フィルタ７の出力値が用いられるので、Ｅ_h（ｚ）は、以下の式で表される。

E_h(z)=E_p(z)-H^o(z)X(z)={V(z)/S_v(z)-W(z)｝S(z)X(z)…(A31)
Ｅ_h（ｚ）の２乗をＷ（ｚ）で偏微分すると、以下の式が成り立つ。

式（Ａ３２）からコントロールステージにおけるＷ（ｚ）の最適値である収束値Ｗ^c（ｚ）は、差分信号ｅ_h（ｎ）が最小となる値であるから、以下の式で表される。

W^c(z)=V(z)/S_v(z)…(A33)
式（Ａ２６）および（Ａ３３）からコントロールステージにおけるＷ（ｚ）の収束値Ｗ^c（ｚ）は、チューニングステージにおけるＷ（ｚ）の収束値W^o(z)と同じ式で与えられる。したがって、コントロールステージにおいても、チューニングステージと同様に、Ｗ（ｚ）は、第１誤差信号ｅ_v（ｎ）が最小となるような値に収束する。つまり、コントロールステージにおいて、チューニングステージにおいて補助フィルタ７に設定されたフィルタ係数を用いることによって、誤差マイク３を設置しなくても、第１誤差信号ｅ_v（ｎ）が最小となるように、適応フィルタ６のフィルタ係数が設定される。

以上のように、本実施の形態によれば、所望の騒音制御箇所にエラーマイクを設置することができない場合に、設置された環境の音場が変動した場合でも、複数の伝送経路の伝達特性の関係を表わす値｛P(z)-S(z)V(z)/Sv(z)｝が変化しなければ、騒音を低減することができる。

また、特許文献１では２つのフィルタ（適応フィルタＶＣ＾および適応フィルタＶＷ＾）を備えなければならないのに対して、本実施の形態では、１つの補助フィルタを備えるだけでよいので、回路規模を小さくすることができるとともに、フィルタの設定の手間を少なくできる。

次に、本実施の形態のアクティブ消音装置の伝送経路の音場の変動に対する追従性（以下、経路追従性）について説明する。

本実施の形態のアクティブ消音装置において、コントロールステージにおいて、チューニングステージからそれぞれの一次経路に対してΔＰ（ｚ）、ΔＶ（ｚ）の変動が加わったとする。ここでは、二次経路の音の伝達特性Ｓ（ｚ）、Ｓ_v（ｚ）は変動しないものとする。この時、コントロールステージにおいて、適応フィルタ６の更新に用いられる減算器５から出力される差分信号は、以下の式で与えられる。

式（Ａ３４）より、一次経路の音の伝達特性が変動後において、適応フィルタ６は以下に収束する。

一方、一次経路の音の伝達特性の変動後、適応フィルタ６が収束すべき値は、以下の式で表される。

よって、以下の条件が満たされることが必要となる。

それぞれの二次経路の伝達特性Ｓ（ｚ）、Ｓ_v（ｚ）は、スピーカ２１からの位置が大きく変わらない限りは、おおよそ等しい。誤差マイク４までの一次経路の伝達特性の変動ΔＰ（ｚ）が、誤差マイク３までの一次経路の伝達特性の変動ΔＶ（ｚ）と等しい場合に、本実施の形態のアクティブ消音装置の経路追従性が図られるといえる。

［第２の実施の形態］
図４は、第２の実施の形態の消音システムの構成を表わす図である。

図５は、図４の消音システムの構成要素のうち、チューニングステージにおいて用いられる構成要素、および信号の伝送経路を表わす図である。図６は、図４の消音システムの構成要素のうち、コントロールステージにおいて用いられる構成要素、および信号の伝送経路を表わす図である。

本実施の形態の消音システムは、参照マイク２と、第１の消音装置１００と、第２の消音装置２００とを備える。

第１の消音装置１００と第２の消音装置２００は、第１の実施形態のアクティブ消音装置と同様の機能を有するが、他方の消音装置のスピーカから出力された制御音も考慮して、騒音を制御する。

第１の消音装置１００は、２次音源としてのスピーカ２１ａと、第２マイクとしての誤差マイク３ａと、第３マイクとしての誤差マイク４ａと、第１フィルタとしての適応フィルタ６ａと、第１更新部１３ａと、第２フィルタとしての補助フィルタ７ａと、第２更新部１４ａと、第３フィルタとしての伝達特性模擬フィルタ８ａと、第４フィルタとしての伝達特性模擬フィルタ９ａと、減算器５ａと、切替器１０ａ，１１ａ，１２ａとを備える。

第２の消音装置２００は、２次音源としてのスピーカ２１ｂと、第２マイクとしての誤差マイク３ｂと、第３マイクとしての誤差マイク４ｂと、第１フィルタとしての適応フィルタ６ｂと、第１更新部１３ｂと、第２フィルタとしての補助フィルタ７ｂと、第２更新部１４ｂと、第３フィルタとしての伝達特性模擬フィルタ８ｂと、第４フィルタとしての伝達特性模擬フィルタ９ｂと、減算器５ｂと、切替器１０ｂ，１１ｂ，１２ｂとを備える。

スピーカ２１ａ，２１ｂ、誤差マイク３ａ，３ｂ、誤差マイク４ａ，４ｂ、適応フィルタ６ａ，６ｂ、第１更新部１３ａ，１３ｂ、補助フィルタ７ａ，７ｂ、第２更新部１４ａ，１４ｂ、伝達特性模擬フィルタ８ａ，８ｂ、伝達特性模擬フィルタ９ａ，９ｂ、減算器５ａ，５ｂ、切替器１０ａ，１０ｂ、切替器１１ａ，１１ｂ、および切替器１２ａ，１２ｂの特性および動作は、第１の実施形態で説明したスピーカ２１、誤差マイク３、誤差マイク４、適応フィルタ６、第１更新部１３、補助フィルタ７、第２更新部１４、伝達特性模擬フィルタ８、伝達特性模擬フィルタ９、減算器５、切替器１０、切替器１１、および切替器１２の特性および動作と略同様なので、相違する点についてのみ説明する。

誤差マイク３ａは、チューニングステージにおいて、第１の騒音制御箇所ＣＳａに設置される。誤差マイク４ａは、チューニングステージとコントロールステージにおいて、第１の騒音制御箇所ＣＳａ以外の箇所、たとえば第１の騒音制御箇所ＣＳａの近傍に設置される。誤差マイク３ｂは、チューニングステージにおいて、第２の騒音制御箇所ＣＳｂに設置される。誤差マイク４ｂは、チューニングステージとコントロールステージにおいて、第２の騒音制御箇所ＣＳｂ以外の箇所、たとえば第２の騒音制御箇所ＣＳｂの近傍に設置される。

第１の消音装置１００は、上記の構成に加えて、伝達特性模擬フィルタ１０８ａ，１０９ａと、切替器１１０ａとを備える。第２の消音装置２００は、上記の構成に加えて、伝達特性模擬フィルタ１０８ｂ，１０９ｂと、切替器１１０ｂとを備える。

Ｖ₁（ｚ）は、参照マイク２の出力から誤差マイク３ａの入力までの経路における音の伝達特性を表わす伝達関数とする。Ｐ₁（ｚ）は、参照マイク２の出力から誤差マイク４ａの入力までの経路における音の伝達特性を表わす伝達関数とする。Ｓ_v11（ｚ）は、適応フィルタ６ａの出力から誤差マイク３ａの入力までの経路における音の伝達特性を表わす伝達関数とする。Ｓ₁₁（ｚ）は、適応フィルタ６ａの出力から誤差マイク４ａまでの経路における音の伝達特性を表わす伝達関数とする。Ｓ_v21（ｚ）は、適応フィルタ６ａの出力から誤差マイク３ｂの入力までの経路における音の伝達特性を表わす伝達関数とする。Ｓ₂₁（ｚ）は、適応フィルタ６ａの出力から誤差マイク４ｂまでの経路における音の伝達特性を表わす伝達関数とする。

Ｖ₂（ｚ）は、参照マイク２の出力から誤差マイク３ｂの入力までの経路における音の伝達特性を表わす伝達関数とする。Ｐ₂（ｚ）は、参照マイク２の出力から誤差マイク４ｂの入力までの経路における音の伝達特性を表わす伝達関数とする。Ｓ_v22（ｚ）は、適応フィルタ６ｂの出力から誤差マイク３ｂの入力までの経路における音の伝達特性を表わす伝達関数とする。Ｓ₂₂（ｚ）は、適応フィルタ６ｂの出力から誤差マイク４ｂまでの経路における音の伝達特性を表わす伝達関数とする。Ｓ_v12（ｚ）は、適応フィルタ６ｂの出力から誤差マイク３ａの入力までの経路における音の伝達特性を表わす伝達関数とする。Ｓ₁₂（ｚ）は、適応フィルタ６ｂの出力から誤差マイク４ａまでの経路における音の伝達特性を表わす伝達関数とする。

伝達特性模擬フィルタ８ａ（第３フィルタ）は、適応フィルタ６ａの出力から誤差マイク３ａの入力までの伝達特性を模擬し、チューニングステージにおいて、参照マイク２から参照信号を受けて第１のフィルタード参照信号を出力する。伝達特性模擬フィルタ９ａ（第４フィルタ）は、適応フィルタ６ａの出力から誤差マイク４ａの入力までの伝達特性を模擬し、コントロールステージにおいて、参照マイク２から参照信号を受けて第２のフィルタード参照信号を出力する。伝達特性模擬フィルタ１０８ａ（第５フィルタ）は、適応フィルタ６ａの出力から誤差マイク３ｂの入力までの伝達特性を模擬し、チューニングステージにおいて、参照マイク２から参照信号を受けて第３のフィルタード参照信号を出力する。伝達特性模擬フィルタ１０９ａ（第６フィルタ）は、適応フィルタ６ａの出力から誤差マイク４ｂの入力までの伝達特性を模擬し、コントロールステージにおいて、参照マイク２から参照信号を受けて第４のフィルタード参照信号を出力する。

伝達特性模擬フィルタ８ｂ（第３フィルタ）は、適応フィルタ６ｂの出力から誤差マイク３ｂの入力までの伝達特性を模擬し、チューニングステージにおいて、参照マイク２から参照信号を受けて第１のフィルタード参照信号を出力する。伝達特性模擬フィルタ９ｂ（第４フィルタ）は、適応フィルタ６ｂの出力から誤差マイク４ｂの入力までの伝達特性を模擬し、コントロールステージにおいて、参照マイク２から参照信号を受けて第２のフィルタード参照信号を出力する。伝達特性模擬フィルタ１０８ｂ（第５フィルタ）は、適応フィルタ６ｂの出力から誤差マイク３ａの入力までの伝達特性を模擬し、チューニングステージにおいて、参照マイク２から参照信号を受けて第３のフィルタード参照信号を出力する。伝達特性模擬フィルタ１０９ｂ（第６フィルタ）は、適応フィルタ６ｂの出力から誤差マイク４ａの入力までの伝達特性を模擬し、コントロールステージにおいて、参照マイク２から参照信号を受けて第４のフィルタード参照信号を出力する。

伝達特性模擬フィルタ８ａの伝達関数は、伝達関数Ｓ_v11（ｚ）の推定値Ｓ_v11（ｚ）′である。伝達特性模擬フィルタ９ａの伝達関数は、伝達関数Ｓ₁₁（ｚ）の推定値Ｓ₁₁（ｚ）′である。伝達特性模擬フィルタ８ｂの伝達関数は、伝達関数Ｓ_v22（ｚ）の推定値Ｓ_v22（ｚ）′である。伝達特性模擬フィルタ９ｂの伝達関数は、伝達関数Ｓ₂₂（ｚ）の推定値Ｓ₂₂（ｚ）′である。伝達特性模擬フィルタ１０８ａの伝達関数は、伝達関数Ｓ_v21（ｚ）の推定値Ｓ_v21（ｚ）′である。伝達特性模擬フィルタ１０９ａの伝達関数は、伝達関数Ｓ₂₁（ｚ）の推定値Ｓ₂₁（ｚ）′である。伝達特性模擬フィルタ１０８ｂの伝達関数は、伝達関数Ｓ_v12（ｚ）の推定値Ｓ_v12（ｚ）′である。伝達特性模擬フィルタ１０９ｂの伝達関数は、伝達関数Ｓ₁₂（ｚ）の推定値Ｓ₁₂（ｚ）′である。

誤差マイク３ａは、制御対象音と、スピーカ２１ａからの制御音と、スピーカ２１ｂからの制御音とが合成された合成音を集音して、第１誤差信号を出力する。時刻ｎにおける第１誤差信号をｅ_v1（ｎ）とする。参照信号ｘ（ｎ）に、伝達関数Ｖ₁（ｚ）で表される伝達特性を作用させた信号をｄ_v1（ｎ）とする。適応フィルタ６ａから出力される制御信号ｙ₁（ｎ）に、伝達関数Ｓ_v11（ｚ）で表される伝達特性を作用させた信号をｙ_v11（ｎ）とする。適応フィルタ６ｂから出力される制御信号ｙ₂（ｎ）に、伝達関数Ｓ_v12（ｚ）で表される伝達特性を作用させた信号をｙ_v12（ｎ）とする。以下の式が成り立つ。

e_v1(n)=d_v1(n)-y_v11(n)-y_v12(n)…(B1)
誤差マイク４ａは、制御対象音と、スピーカ２１ａからの制御音と、スピーカ２１ｂからの制御音とが合成された合成音を集音して、第２誤差信号を出力する。時刻ｎにおける第２誤差信号をｅ_p1（ｎ）とする。参照信号ｘ（ｎ）に、伝達関数Ｐ₁（ｚ）で表される伝達特性を作用させた信号をｄ_p1（ｎ）とする。適応フィルタ６ａから出力される制御信号ｙ₁（ｎ）に、伝達関数Ｓ₁₁（ｚ）で表される伝達特性を作用させた信号をｙ_p11（ｎ）とする。適応フィルタ６ｂから出力される制御信号ｙ₂（ｎ）に、伝達関数Ｓ₁₂（ｚ）で表される伝達特性を作用させた信号をｙ_p12（ｎ）とする。以下の式が成り立つ。

e_p1(n)=d_p1(n)-y_p11(n)-y_p12(n)…(B2)
減算器５ａは、誤差マイク４ａが出力する第２誤差信号から補助フィルタ７ａが出力する補助信号を減算して、差分信号を出力する。時刻ｎにおける補助信号をｙ_h1（ｎ）、差分信号をｅ_h1（ｎ）とすると、以下の関係式が成り立つ。

e_h1(n)=e_p1(n)-y_h1(n)…(B3)
誤差マイク３ｂは、制御対象音と、スピーカ２１ａからの制御音と、スピーカ２１ｂからの制御音とが合成された合成音を集音して、第１誤差信号を出力する。時刻ｎにおける第１誤差信号をｅ_v2（ｎ）とする。参照信号ｘ（ｎ）に、伝達関数Ｖ₂（ｚ）で表される伝達特性を作用させた信号をｄ_v2（ｎ）とする。適応フィルタ６ｂから出力される制御信号ｙ₂（ｎ）に、伝達関数Ｓ_v22（ｚ）で表される伝達特性を作用させた信号をｙ_v22（ｎ）とする。適応フィルタ６ａから出力される制御信号ｙ₁（ｎ）に、伝達関数Ｓ_v21（ｚ）で表される伝達特性を作用させた信号をｙ_v21（ｎ）とする。以下の式が成り立つ。

e_v2(n)=d_v2(n)-y_v22(n)-y_v21(n)…(B4)
誤差マイク４ｂは、制御対象音と、スピーカ２１ａからの制御音と、スピーカ２１ｂからの制御音とが合成された合成音を集音して、第２誤差信号を出力する。時刻ｎにおける第２誤差信号をｅ_p2（ｎ）とする。参照信号ｘ（ｎ）に、伝達関数Ｐ₂（ｚ）で表される伝達特性を作用させた信号をｄ_p2（ｎ）とする。適応フィルタ６ｂから出力される制御信号ｙ₂（ｎ）に、伝達関数Ｓ₂₂（ｚ）で表される伝達特性を作用させた信号をｙ_p22（ｎ）とする。適応フィルタ６ａから出力される制御信号ｙ₁（ｎ）に、伝達関数Ｓ₂₁（ｚ）で表される伝達特性を作用させた信号をｙ_p21（ｎ）とする。以下の式が成り立つ。

e_p2(n)=d_p2(n)-y_p22(n)-y_p21(n)…(B5)
減算器５ｂは、誤差マイク４ｂが出力する第２誤差信号から補助フィルタ７ｂが出力する補助信号を減算して、差分信号を出力する。時刻ｎにおける補助信号をｙ_h2（ｎ）、差分信号をｅ_h2（ｎ）とすると、以下の関係式が成り立つ。

e_h2(n)=e_p2(n)-y_h2(n)…(B6)
切替器１０ａは、チューニングステージにおいて、伝達特性模擬フィルタ８ａから出力される第１フィルタード参照信号ｒ_v11(n)を第１更新部１３ａへ送る。切替器１０ａは、コントロールステージにおいて、伝達特性模擬フィルタ９ａから出力される第２フィルタード参照信号ｒ₁₁(n)を第１更新部１３ａへ送る。切替器１１０ａは、チューニングステージにおいて、伝達特性模擬フィルタ１０８ａから出力される第３フィルタード参照信号ｒ_v21(n)を第１更新部１３ａへ送る。切替器１１０ａは、コントロールステージにおいて、伝達特性模擬フィルタ１０９ａから出力される第４フィルタード参照信号ｒ₂₁（ｎ）を第１更新部１３ａへ送る。

切替器１０ｂは、チューニングステージにおいて、伝達特性模擬フィルタ８ｂから出力される第１フィルタード参照信号ｒ_v22(n)を第１更新部１３ｂへ送る。切替器１０ｂは、コントロールステージにおいて、伝達特性模擬フィルタ９ｂから出力される第２フィルタード参照信号ｒ₂₂(n)を第１更新部１３ｂへ送る。切替器１１０ｂは、チューニングステージにおいて、伝達特性模擬フィルタ１０８ｂから出力される第３フィルタード参照信号ｒ_v12(n)を第１更新部１３ｂへ送る。切替器１１０ｂは、コントロールステージにおいて、伝達特性模擬フィルタ１０９ｂから出力される第４フィルタード参照信号ｒ₁₂（ｎ）を第１更新部１３ｂへ送る。

第１更新部１３ａは、チューニングステージにおいて、正規化ＬＭＳ（Least Mean Square)アルゴリズムを用いて、伝達特性模擬フィルタ８ａから出力される第１フィルタード参照信号と、伝達特性模擬フィルタ１０８ａから出力される第３フィルタード参照信号と、誤差マイク３ａから出力される第１誤差信号と、誤差マイク３ｂから出力される第１誤差信号とに基づいて、以下の式に従って、適応フィルタ６ａのフィルタ係数を更新する。時刻ｎにおける適応フィルタ６ａのフィルタ係数ベクトルをＷ₁（ｎ）とする。‖Ｒ_v11（ｎ）‖²は、Ｒ_v11（ｎ）の２乗ノルムを表わす。‖Ｒ_v21（ｎ）‖²は、Ｒ_v21（ｎ）の２乗ノルムを表わす。Ｎは適応フィルタ６ａのタップ数である。

第１更新部１３ａは、コントロールステージにおいて、正規化ＬＭＳアルゴリズムを用いて、伝達特性模擬フィルタ９ａから出力される第２フィルタード参照信号と、伝達特性模擬フィルタ１０９ａから出力される第４フィルタード参照信号と、減算器５ａから切替器１２ａを経由して送られる差分信号と、減算器５ｂから切替器１２ｂを経由して送られる差分信号とに基づいて、以下の式に従って、適応フィルタ６ａのフィルタ係数を更新する。‖Ｒ₁₁（ｎ）‖²は、Ｒ₁₁（ｎ）の２乗ノルムを表わす。‖Ｒ₂₁（ｎ）‖²は、Ｒ₂₁（ｎ）の２乗ノルムを表わす。

第１更新部１３ｂは、チューニングステージにおいて、正規化ＬＭＳ（Least Mean Square)アルゴリズムを用いて、伝達特性模擬フィルタ８ｂから出力される第１フィルタード参照信号と、伝達特性模擬フィルタ１０８ｂから出力される第３フィルタード参照信号と、誤差マイク３ａから出力される第１誤差信号と、誤差マイク３ｂから出力される第１誤差信号とに基づいて、以下の式に従って、適応フィルタ６ｂのフィルタ係数を更新する。時刻ｎにおける適応フィルタ６ｂのフィルタ係数ベクトルをＷ₂（ｎ）とする。‖Ｒ_v12（ｎ）‖²は、Ｒ_v12（ｎ）の２乗ノルムを表わす。‖Ｒ_v22（ｎ）‖²は、Ｒ_v22（ｎ）の２乗ノルムを表わす。Ｎは適応フィルタ６ｂのタップ数である。

第１更新部１３ｂは、コントロールステージにおいて、正規化ＬＭＳアルゴリズムを用いて、伝達特性模擬フィルタ９ｂから出力される第２フィルタード参照信号と、伝達特性模擬フィルタ１０９ｂから出力される第４フィルタード参照信号と、減算器５ａから切替器１２ａを経由して送られる差分信号と、減算器５ｂから切替器１２ｂを経由して送られる差分信号とに基づいて、以下の式に従って、適応フィルタ６ｂのフィルタ係数を更新する。‖Ｒ₁₂（ｎ）‖²は、Ｒ₁₂（ｎ）の２乗ノルムを表わす。‖Ｒ₂₂（ｎ）‖²は、Ｒ₂₂（ｎ）の２乗ノルムを表わす。

第２更新部１４ａは、チューニングステージにおいて、正規化ＬＭＳアルゴリズムを用いて、参照マイク２から出力される参照信号と、減算器５ａから切替器１２ａを経由して送られる差分信号とに基づいて、差分信号が最小となるように、以下の式に従って、補助フィルタ７ａのフィルタ係数を更新する。時刻ｎにおける補助フィルタ７ａのフィルタ係数ベクトルをＨ₁（ｎ）とする。ここで、α_hはステップサイズパラメータであり、β_hは正規化係数である。‖Ｘ（ｎ）‖²は、Ｘ（ｎ）の２乗ノルムを表わす。Ｋは補助フィルタ７ａのタップ数である。

第２更新部１４ｂは、チューニングステージにおいて、正規化ＬＭＳアルゴリズムを用いて、参照マイク２から出力される参照信号と、減算器５ｂから切替器１２ｂを経由して送られる差分信号とに基づいて、差分信号が最小となるように、以下の式に従って、補助フィルタ７ｂのフィルタ係数を更新する。時刻ｎにおける補助フィルタ７ｂのフィルタ係数ベクトルをＨ₂（ｎ）とする。Ｋは補助フィルタ７ｂのタップ数である。

以下では、本実施の形態の消音システムにおける信号処理過程について説明する。
誤差マイク３ａ，３ｂから出力される第１誤差信号ｅ_v1（ｎ）,ｅ_v2（ｎ）のｚ変換をＥ_v1（ｚ）,Ｅ_v2（ｚ）、誤差マイク４ａ，４ｂから出力される第２誤差信号ｅ_p1（ｎ），ｅ_p2（ｎ）のｚ変換をＥ_p1（ｚ），Ｅ_p2（ｚ）とする。減算器５ａ，５ｂから出力される差分信号ｅ_h1（ｎ）,ｅ_h2（ｎ）のｚ変換をＥ_h1（ｚ），Ｅ_h2（ｚ）とする。

チューニングステージにおける適応フィルタ６ａ，６ｂの収束値について説明する。
以下の関係式が成り立つ。

E_v1(z)=｛V₁(z)-S_v11(z)W₁(z)-S_v12(z)W₂(z)｝X(z)…(B25)
E_v2(z)=｛V₂(z)-S_v22(z)W₂(z)-S_v21(z)W₁(z)｝X(z)…(B26)
さらに、以下の式が成り立つ。

式（Ｂ２７）〜（Ｂ３０）からチューニングステージにおけるＷ₁（ｚ）の最適値である収束値Ｗ₁ ^o（ｚ）およびＷ₂（ｚ）の最適値である収束値Ｗ₂ ^o（ｚ）は、以下の式で表される。

チューニングステージにおける適応フィルタ６ａのフィルタ係数の更新が収束した後の補助フィルタ７ａ，７ｂの収束値について説明する。

E_h1(z)=E_p1(z)-H₁(z)X(z)=｛P₁(z)-S₁₁(z)W₁ ^o (z)-S₁₂(z)W₂ ^o(z)-H₁(z)}X(z)…(B33)
E_h2(z)=E_p2(z)-H₂(z)X(z)=｛P₂(z)-S₂₂(z)W₂ ^o (z)-S₂₁(z)W₁ ^o(z)-H₂(z)}X(z)…(B34)
さらに、以下の式が成り立つ。

式（Ｂ３５）および（Ｂ３６）からＨ₁（ｚ）の最適値である収束値Ｈ₁ ^o（ｚ）およびＨ₂（ｚ）の最適値である収束値Ｈ₂ ^o（ｚ）は、以下の式で表される。

式（Ｂ３７）に示すように、補助フィルタ７ａのフィルタ係数には、Ｗ₁（ｚ）の最適値と、Ｗ₂（ｚ）の最適値と、参照マイク２の出力から誤差マイク４ａの入力までの経路における音の伝達特性（Ｐ₁（ｚ））と、適応フィルタ６ａの出力から誤差マイク４ａまでの経路における音の伝達特性（Ｓ₁₁（ｚ））と、適応フィルタ６ｂの出力から誤差マイク４ａまでの経路における音の伝達特性（Ｓ₁₂（ｚ））との関係を表わす値が設定される。

言い換えると、補助フィルタ７ａのフィルタ係数には、参照マイク２の出力から誤差マイク３ａの入力までの経路における音の伝達特性（Ｖ₁（ｚ））と、参照マイク２の出力から誤差マイク４ａの入力までの経路における音の伝達特性（Ｐ₁（ｚ））と、適応フィルタ６ａの出力から誤差マイク３ａの入力までの経路における音の伝達特性（Ｓ_v11（ｚ））と、適応フィルタ６ａの出力から誤差マイク４ａまでの経路における音の伝達特性（Ｓ₁₁（ｚ））と、適応フィルタ６ａの出力から誤差マイク３ｂの入力までの経路における音の伝達特性（Ｓ_v21（ｚ））と、参照マイク２の出力から誤差マイク３ｂの入力までの経路における音の伝達特性（Ｖ₂（ｚ））と、適応フィルタ６ｂの出力から誤差マイク３ｂの入力までの経路における音の伝達特性（Ｓ_v22（ｚ））と、適応フィルタ６ｂの出力から誤差マイク３ａの入力までの経路における音の伝達特性(Ｓ_v12（ｚ）)と、適応フィルタ６ｂの出力から誤差マイク４ａまでの経路における音の伝達特性（Ｓ₁₂（ｚ））との関係を表わす値が設定される。

式（Ｂ３８）に示すように、補助フィルタ７ｂのフィルタ係数には、Ｗ₁（ｚ）の最適値と、Ｗ₂（ｚ）の最適値と、参照マイク２の出力から誤差マイク４ｂの入力までの経路における音の伝達特性（Ｐ₂（ｚ））と、適応フィルタ６ｂの出力から誤差マイク４ｂまでの経路における音の伝達特性（Ｓ₂₂（ｚ））と、適応フィルタ６ａの出力から誤差マイク４ｂまでの経路における音の伝達特性（Ｓ₂₁（ｚ））との関係を表わす値が設定される。

言い換えると、補助フィルタ７ｂのフィルタ係数には、参照マイク２の出力から誤差マイク３ａの入力までの経路における音の伝達特性（Ｖ₁（ｚ））と、参照マイク２の出力から誤差マイク４ｂの入力までの経路における音の伝達特性（Ｐ₂（ｚ））と、適応フィルタ６ａの出力から誤差マイク３ａの入力までの経路における音の伝達特性（Ｓ_v11（ｚ））と、適応フィルタ６ｂの出力から誤差マイク４ｂまでの経路における音の伝達特性（Ｓ₂₂（ｚ））と、適応フィルタ６ａの出力から誤差マイク３ｂの入力までの経路における音の伝達特性（Ｓ_v21（ｚ））と、参照マイク２の出力から誤差マイク３ｂの入力までの経路における音の伝達特性（Ｖ₂（ｚ））と、適応フィルタ６ｂの出力から誤差マイク３ｂの入力までの経路における音の伝達特性（Ｓ_v22（ｚ））と、適応フィルタ６ｂの出力から誤差マイク３ａの入力までの経路における音の伝達特性(Ｓ_v12（ｚ）)と、適応フィルタ６ａの出力から誤差マイク４ｂまでの経路における音の伝達特性（Ｓ₂₁（ｚ））との関係を表わす値が設定される。

本実施の形態では、チューニングステージにおいて、補助フィルタ７ａのフィルタ係数に設定された式（Ｂ３７）で表される複数の経路の伝達特性の関係を表わす値および補助フィルタ７ｂのフィルタ係数に設定された式（Ｂ３８）で表される複数の経路の伝達特性の関係を表わす値は、コントロールステージにおいても変化しないものと仮定する。チューニングステージにおいて補助フィルタ７ａ，７ｂのフィルタ係数に設定された値をコントロールステージにおいて用いることによって、騒音制御箇所ＣＳ１，ＣＳ２に誤差マイク３ａ，３ｂを設置して第１誤差信号ｅ_v1（ｎ），ｅ_v2（ｎ）を検出することをしなくても、第１誤差信号ｅ_v1（ｎ）、ｅ_v2（ｎ）が最小となるように、適応フィルタ６ａ，６ｂのフィルタ係数が設定される。以下、その理由を説明する。

コントロールステージにおける適応フィルタ６ａ，６ｂの収束値について説明する。コントロールステージにおいて、チューニングステージにおいて収束した補助フィルタ７ａ，７ｂの出力値が用いられるので、Ｅ_h1（ｚ）,Ｅ_h2（ｚ）は、以下の式で表される。

さらに、以下の式が成り立つ。

式（Ｂ４１）〜（Ｂ４４）からコントロールステージにおけるＷ₁（ｚ）の収束値Ｗ₁ ^c（ｚ）およびＷ₂（ｚ）の収束値Ｗ₂ ^c（ｚ）は、チューニングステージにおけるＷ₁（ｚ）の収束値Ｗ₁ ^o (z)およびＷ₂（ｚ）の収束値Ｗ₂ ^o (z)と同じ式で与えられる。したがって、コントロールステージにおいて、チューニングステージにおいて補助フィルタ７ａ，７ｂに設定されたフィルタ係数を用いることによって、誤差マイク３ａ，３ｂを設置しなくても、第１誤差信号ｅ_v1（ｎ），ｅ_v2（ｎ）が最小となるように、適応フィルタ６ａ，６ｂのフィルタ係数が設定される。

以上のように、本実施の形態では、２つの消音装置を備える消音システムにおいて、所望の騒音制御箇所にエラーマイクを設置することができない場合に、設置された環境の音場が変動した場合でも、他方の消音装置の適応フィルタの出力から一方の消音装置の誤差マイクへの経路も含む複数の伝送経路の伝達特性の関係を表わす値が変化しなければ、騒音を低減することができる。

なお、上記の実施の形態では、第１の消音装置１００のスピーカ２１ａからの制御音が第２の消音装置の誤差マイク３ｂ、４ｂに入力され、第２の消音装置２００のスピーカ２１ｂからの制御音が第１の消音装置の誤差マイク３ａ、４ａに入力されるものとしたが、これに限定されるものではない。

たとえば、本発明は、第１の消音装置１００のスピーカ２１ａからの制御音が第２の消音装置の誤差マイク３ｂ、４ｂに入力されるが、第２の消音装置２００のスピーカ２１ｂからの制御音が第１の消音装置の誤差マイク３ａ、４ａに入力されないような場合にも適用可能である。この場合、伝達特性模擬フィルタ１０８ｂ、１０９ｂは不要となる。第１更新部１３ｂへの第１の消音装置１００の第１誤差信号ｅ_v1（ｎ）、第１の消音装置１００の差分信号ｅ_h1（ｎ）の入力も不要となる。また、適応フィルタ６ｂから誤差マイク３ａ、誤差マイク４ａへの入力も不要となる。

また、上記の実施の形態では、消音システムは、２つの消音装置を含むものとしたが、これに限定されるものではなく、３つ以上の消音装置を含むものとしてもよい。

本発明のアクティブ消音装置および消音システムは、実際の使用時に所望の騒音制御箇所に誤差マイクを設置することができない場合でも騒音を低減できるため、例えば鼓膜の近傍を騒音制御箇所とすることで、 鼓膜近傍の騒音を低減させることができ、騒音低減効果が高いものである。また、環境の音場が変動した場合でも、その変動に対して適応フィルタが常に更新されているため、騒音が変動する環境でも騒音を低減させることができる。例えば、多数の機械が動いている時と動いていない時とで騒音の強度が大きく異なる工場内、および建設現場等で好適に利用することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

２ 参照マイク、３，３ａ，３ｂ，４，４ａ，４ｂ 誤差マイク、５，５ａ，５ｂ 減算器、６，６ａ，６ｂ 適応フィルタ、７，７ａ，７ｂ 補助フィルタ、８，８ａ，８ｂ，９，９ａ，９ｂ，１０８ａ，１０８ｂ，１０９ａ，１０９ｂ 伝達特性模擬フィルタ、１０，１０ａ，１０ｂ，１１，１１ａ，１１ｂ，１２，１２ａ，１２ｂ，１１０ａ，１１０ｂ 切替器、１３，１３ａ，１３ｂ 第１更新部、１４，１４ａ，１４ｂ 第２更新部、１００ 第１の消音装置、２００ 第２の消音装置。

Claims (4)

1. チューニングステージと、コントロールステージとで動作するアクティブ消音装置であって、
   １次音源から発せられた制御対象音を集音し参照信号を出力する第１マイクと、
   前記参照信号に基づいて、前記制御対象音を制御する制御信号を出力する第１フィルタと、
   前記制御信号に基づいて、前記制御対象音を打ち消す制御音を発音する２次音源と、
   前記チューニングステージに騒音制御箇所に設置され、前記制御対象音と前記制御音とが合成された合成音を集音して、第１誤差信号を出力する第２マイクと、
   前記チューニングステージと前記コントロールステージに前記騒音制御箇所以外の箇所に設置されて、前記制御対象音と前記制御音とが合成された合成音を集音して、第２誤差信号を出力する第３マイクと、
   前記チューニングステージにおいて、前記第１フィルタが最適値に収束した後の前記第２誤差信号を用いて、前記第１フィルタの最適値と、前記第１マイクの出力から前記第３マイクの入力までの伝達特性と、前記第１フィルタの出力から前記第３マイクの入力までの伝達特性との関係を表わす値が設定されるフィルタ係数を有する第２フィルタと、
   前記チューニングステージにおいて、前記第１誤差信号を用いて前記第１フィルタのフィルタ係数を更新し、前記コントロールステージにおいて、前記第２誤差信号と前記第２フィルタの出力信号とを用いて、前記第１フィルタのフィルタ係数を更新する更新部とを備えた、アクティブ消音装置。
2. チューニングステージと、コントロールステージとで動作するアクティブ消音装置であって、
   １次音源から発せられた制御対象音を集音し参照信号を出力する第１マイクと、
   前記参照信号に基づいて、前記制御対象音を制御する制御信号を出力する第１フィルタと、
   前記参照信号を受けて、補助信号を出力する第２フィルタと、
   前記制御信号に基づいて、前記制御対象音を打ち消す制御音を発音する２次音源と、
   前記チューニングステージに騒音制御箇所に設置され、前記制御対象音と前記制御音とが合成された合成音を集音して、第１誤差信号を出力する第２マイクと、
   前記チューニングステージと前記コントロールステージに前記騒音制御箇所以外の箇所に設置されて、前記制御対象音と前記制御音とが合成された合成音を集音して、第２誤差信号を出力する第３マイクと、
   前記第１フィルタの出力から前記第２マイクまでの伝達特性を模擬し、前記チューニングステージにおいて、前記参照信号を受けて第１のフィルタード参照信号を出力する第３フィルタと、
   前記第１フィルタの出力から前記第３マイクまでの伝達特性を模擬し、前記コントロールステージにおいて、前記参照信号を受けて第２のフィルタード参照信号を出力する第４フィルタと、
   前記チューニングステージにおいて、前記第１のフィルタード参照信号と前記第１誤差信号とに基づいて、ＬＭＳアルゴリズムに従って、前記第１フィルタのフィルタ係数を更新し、前記コントロールステージにおいて、前記第２のフィルタード参照信号と、前記第２誤差信号と前記補助信号との差分を表わす差分信号とに基づいて、ＬＭＳアルゴリズムに従って、前記第１フィルタのフィルタ係数を更新する第１更新部と、
   前記チューニングステージにおいて、前記参照信号と、前記差分信号とに基づいて、ＬＭＳアルゴリズムに従って、前記第２フィルタのフィルタ係数を更新する第２更新部とを備えた、アクティブ消音装置。
3. チューニングステージと、コントロールステージとで動作する消音システムであって、
   １次音源から発せられた制御対象音を集音し参照信号を出力する第１マイクと、
   第１の消音装置と第２の消音装置とを備え、
   前記第１の消音装置と前記第２の消音装置の各々は、
   前記参照信号に基づいて、前記制御対象音を制御する制御信号を出力する第１フィルタと、
   前記参照信号を受けて、補助信号を出力する第２フィルタと、
   前記制御信号に基づいて、前記制御対象音を打ち消す制御音を発音する２次音源と、
   前記チューニングステージに騒音制御箇所に設置され、前記制御対象音と前記制御音とが合成された合成音を集音して、第１誤差信号を出力する第２マイクと、
   前記チューニングステージと前記コントロールステージに前記騒音制御箇所以外の箇所に設置されて、前記制御対象音と前記制御音とが合成された合成音を集音して、第２誤差信号を出力する第３マイクと、
   前記第１フィルタの出力から前記第２マイクまでの伝達特性を模擬し、前記チューニングステージにおいて、前記参照信号を受けて第１のフィルタード参照信号を出力する第３フィルタと、
   前記第１フィルタの出力から前記第３マイクまでの伝達特性を模擬し、前記コントロールステージにおいて、前記参照信号を受けて第２のフィルタード参照信号を出力する第４フィルタと、
   前記チューニングステージにおいて、前記第１のフィルタード参照信号と前記第１誤差信号とに基づいて、ＬＭＳアルゴリズムに従って、前記第１フィルタのフィルタ係数を更新し、前記コントロールステージにおいて、前記第２のフィルタード参照信号と、前記第２誤差信号と前記補助信号との差分を表わす差分信号とに基づいて、ＬＭＳアルゴリズムに従って、前記第１フィルタのフィルタ係数を更新する第１更新部と、
   前記チューニングステージにおいて、前記参照信号と、前記差分信号とに基づいて、ＬＭＳアルゴリズムに従って、前記第２フィルタのフィルタ係数を更新する第２更新部とを備え、
   前記第１の消音装置の前記第２マイクは、前記チューニングステージに第１の騒音制御箇所に設置され、前記第２の消音装置の前記第２マイクは、前記チューニングステージに第２の騒音制御箇所に設置され、
   前記第１の消音装置は、さらに、
   前記第１の消音装置の前記第１フィルタの出力から前記第２の消音装置の前記第２マイクまでの伝達特性を模擬し、前記チューニングステージにおいて、前記参照信号を受けて第３のフィルタード参照信号を出力する第５フィルタと、
   前記第１の消音装置の前記第１フィルタの出力から前記第２の消音装置の前記第３マイクまでの伝達特性を模擬し、前記コントロールステージにおいて、前記参照信号を受けて第４のフィルタード参照信号を出力する第６フィルタとを備え、
   前記第１の消音装置の前記第１更新部は、前記チューニングステージにおいて、前記第１の消音装置の前記第３フィルタから出力される前記第１のフィルタード参照信号と、前記第１の消音装置の前記第５フィルタから出力される前記第３のフィルタード参照信号と、前記第１の消音装置の前記第１誤差信号と、前記第２の消音装置の前記第１誤差信号とに基づいて、ＬＭＳアルゴリズムに従って、前記第１の消音装置の前記第１フィルタのフィルタ係数を更新し、
   前記コントロールステージにおいて、前記第１の消音装置の前記第４フィルタから出力される前記第２のフィルタード参照信号と、前記第１の消音装置の前記第６フィルタから出力される前記第４のフィルタード参照信号と、前記第１の消音装置の前記差分信号と、前記第２の消音装置の前記差分信号とに基づいて、ＬＭＳアルゴリズムに従って、前記第１の消音装置の前記第１フィルタのフィルタ係数を更新する、消音システム。
4. 前記第２の消音装置は、さらに、
   前記第２の消音装置の前記第１フィルタの出力から前記第１の消音装置の前記第２マイクまでの伝達特性を模擬し、前記チューニングステージにおいて、前記参照信号を受けて第３のフィルタード参照信号を出力する第５フィルタと、
   前記第２の消音装置の前記第１フィルタの出力から前記第１の消音装置の前記第３マイクまでの伝達特性を模擬し、前記コントロールステージにおいて、前記参照信号を受けて第４のフィルタード参照信号を出力する第６フィルタとを備え、
   前記第２の消音装置の前記第１更新部は、前記チューニングステージにおいて、前記第２の消音装置の前記第３フィルタから出力される前記第１のフィルタード参照信号と、前記第２の消音装置の前記第５フィルタから出力される前記第３のフィルタード参照信号と、前記第２の消音装置の前記第１誤差信号と、前記第１の消音装置の前記第１誤差信号とに基づいて、ＬＭＳアルゴリズムに従って、前記第２の消音装置の前記第１フィルタのフィルタ係数を更新し、
   前記コントロールステージにおいて、前記第２の消音装置の前記第４フィルタから出力される前記第２のフィルタード参照信号と、前記第２の消音装置の前記第６フィルタから出力される前記第４のフィルタード参照信号と、前記第２の消音装置の前記差分信号と、前記第１の消音装置の前記差分信号とに基づいて、ＬＭＳアルゴリズムに従って、前記第２の消音装置の前記第１フィルタのフィルタ係数を更新する、請求項３記載の消音システム。

Images